package com.seu.algorithms.sorting.advance.quick;

import com.seu.algorithms.sorting.SortTestHelper;
import com.seu.algorithms.sorting.insertion.InsertionSort;

/**
 * 三路快速排序
 *
 * @author liangfeihu
 * @since 2018/12/17 11:08
 */
public class QuickSort3Ways {

    /**
     * 我们的算法类不允许产生任何实例
     */
    private QuickSort3Ways() {
    }

    /**
     * 递归使用快速排序,对arr[l...r]的范围进行排序
     */
    private static void sort(Comparable[] arr, int l, int r) {

        // 对于小规模数组, 使用插入排序
        if (r - l <= 15) {
            InsertionSort.sort(arr, l, r);
            return;
        }

        // 随机在arr[l...r]的范围中, 选择一个数值作为标定点pivot
        // 调用这个Math.Random()函数能够返回带正号的double值，该值大于等于0.0且小于1.0，
        // 即取值范围是[0.0,1.0)的左闭右开区间，返回值是一个伪随机选择的数，在该范围内（近似）均匀分布。
        swap(arr, l, (int) (Math.random() * (r - l + 1)) + l);

        Comparable v = arr[l];

        // arr[l+1...lt] < v
        // arr[lt+1...i) == v
        // arr[gt...r] > v
        int lt = l;
        int gt = r + 1;
        int i = l + 1;
        while (i < gt) {
            if (arr[i].compareTo(v) < 0) {
                swap(arr, i, lt + 1);
                i++;
                lt++;
            } else if (arr[i].compareTo(v) > 0) {
                swap(arr, i, gt - 1);
                gt--;
            } else { // arr[i] == v
                i++;
            }
        }

        swap(arr, l, lt);

        sort(arr, l, lt - 1);
        sort(arr, gt, r);
    }

    /**
     * 对数组进行快排
     */
    public static void sort(Comparable[] arr) {
        int n = arr.length;
        sort(arr, 0, n - 1);
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        if (i != j) {
            Object t = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = t;
        }
    }

    /**
     * 测试 QuickSort3Ways
     */
    public static void main(String[] args) {

        // 三路快速排序算法也是一个O(nlogn)复杂度的算法
        // 可以在1秒之内轻松处理100万数量级的数据
        int N = 1000000;
        Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000);
        SortTestHelper.testSort("com.seu.algorithms.sorting.advance.quick.QuickSort3Ways", arr);

    }
}